Korrelation der strukturellen und optoelektronischen Eignschaften von Korngrenzen in Cu (In,Ga) Se2 (CORSO)

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Sowohl im Hinblick auf ihre Anwendung in Dünnschicht-Solarzellen, als auch ihr grundlegendes Defekt- und Phasenverhalten stellen Chalkopyrite ein faszinierendes Materialsystem dar. In polykristallinen Dünnschicht-Solarzellen spielen insbesondere Korngrenzen eine wichtige Rolle. Verschiedene Modelle für ihre elektronische Struktur und ihre Rolle in der Solarzelle werden diskutiert. In der ersten Phase dieses Projektes konnten wir erstmalig die Ladungsneutralität an einer S3 Komgrenze in CuGaSe2 experimentell zeigen. Die in diesem Fortsetzungsantrag beschrieben Arbeiten zielen auf eine weitere detaillierte Untersuchung der strukturellen und optoelektronischen Eigenschaften von Korngrenzen in epitaktisch gewachsenen dünnen Filmen mit makroskopisch großen Körnern ab. Solche großen Körner erlauben insbesondere die gezielte Durchführung von Hall-Effekt Messungen an einer einzelnen Korngrenze sowie an den beiden benachbarten Körnern. Kelvinsonden-Kraftmikroskopie erlaubt zusätzlich die direkte Messung von Austrittsarbeit und Bandverbiegung an der Korngrenze. In der ersten Phase des Projektes wurden zwei bestimmte Korngrenzenorientierungen für die ternären Verbindungen CuGaSe2 and CulnSe2 untersucht. In der Fortsetzung des Projektes werden wir zusätzliche Korngrenzenorientierungen untersuchen, die im Solarzellen-Bauelement von Bedeutung sind, sowie die Materialien auf das quaternäre Cu(ln,Ga)Se2 und das Schwefel enthaltende CulnS2 ausdehnen. Die angewandten Methoden werden zu einem detaillierten Modell der elektronischen Korngrenzenstruktur führen, welches dann mit der mikroskopischen Struktur korreliert werden kann. Letztendlich werden die Ergebnisse des Projektes zu einem besseren-Verständnis der elektronischen Struktur von Korngrenzen und deren Funktion in Solarzellen führen.